多层溶洞对桥基竖向承载特性的影响分析.pdf

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1、第４２卷，第１期公路工程Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１２０１７年２月ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｅｂ．，２０１７多层溶洞对桥基竖向承载特性的影响分析１２２２苏冠峰，贺国京，易锦，陈伟（１．湖州市城市建设发展总公司，浙江湖州３１３０００；２．中南林业科技大学，湖南长沙４１００００）［摘要］利用数值模拟的方法对基桩穿越多层溶洞时溶洞参数变化（溶洞半径、溶洞间竖向相对距离、溶洞高度）对基桩承载特性的影响进行了深入分析，结果表明：溶洞半径在一定范围内变化，设计时上段与中段的岩层可以和下段岩层一起成为侧摩阻力的持力层，而当超过此范围，只有下段岩层可作

2、为基桩侧摩阻力的持力层；上段岩层和中段岩层的厚度的变化，影响着侧摩阻力的发挥效果，对于上段岩层越接近溶洞力持力层，侧摩阻力减弱的越明显；溶洞高度增加减小了桩周与岩层接触面积，导致基桩侧摩阻力整体减弱，但下段岩层桩侧摩阻力均有所增强。［关键词］多层溶洞；桥梁基桩；有限元；竖向荷载［中图分类号］Ｕ４４３１［文献标识码］Ａ［文章编号］１６７４—０６１０（２０１７）０１—００８０—０５ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＶｅｒｔｉｃａｌＢｅａｒｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙｏｆＢｒｉｄｇｅＰｉｌｅｉｎＭｕｌｔｉｌａｙｅｒＣａｖｅ１２２２ＳＵＧｕａ

3、ｎｆｅｎｇ，ＨＥＧｕｏｊｉｎｇ，ＹＩＪｉｎ，ＣＨＥＮＷｅｉ（１．ＨｕｚｈｏｕＣｉｔｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｈｕｚｈｏｕ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ３１３０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１００００，Ｃｈｉｎａ）［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｖａｒｉａｔｉｏｎ（ｒａｄｉｕｓｏｆｋａｒｓｔｃ

4、ａｖｅ，ｖｅｒｔｉｃａｌｒｅｌａｔｉｖｅｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｋａｒｓｔｃａｖｅ，ｋａｒｓｔｃａｖｅｈｅｉｇｈｔ）ｏｎｐｉｌｅ’ｓｂｅａｒｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｗｈｅｎｔｈｅｐｉｌｅｃｒｏｓｓｔｈｒｏｕｇｈｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｋａｒｓｔｃａｖｅ，ｉｔｔｕｒｎｅｄｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｕｐｐｅｒｓｉｄｅａｎｄｔｈｅｍｉｄｄｌｅｓｅｇｍｅｎｔｏｆｓｔｒａｔｕｍｃａｎｂｅｂｅａｒｉｎｇｓｔｒａｔｕｍｓｗｉｔｈｔｈｅｌｏｗｅｒｓｅｇｍｅｎｔｏｆｓｔｒａｔｕｍｗｈｅｎｔｈｅｋａｒｓｔｃａｖｅｒａｄｉｕｓｃｈａｎｇｅｓｗｉｔｈｉｎａｃｅｒｔａｉｎｒ

5、ａｎｇｅ，ｂｕｔｏｎｌｙｌｏｗｅｒｓｅｇｍｅｎｔｏｆｓｔｒａｔｕｍｃａｎｂｅｂｅａｒｉｎｇｓｔｒａｔｕｍｗｈｅｎｔｈｅｐｉｌｅｒａｄｉｕｓｅｘｃｅｅｄｓｔｈｉｓｒａｎｇｅＴｈｅｖａｒｉｏｕｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｕｐｐｅｒａｎｄｍｉｄｄｌｅｓｅｇｍｅｎｔｏｆｓｔｒａｔｕｍａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｉｄｅｆｒｉｃａｔｉｏｎＷｈｅｎｔｈｅｕｐｐｅｒｓｉｄｅｏｆｓｔｒａｔｕｍｇｅｔｓｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｔｏｐｏｆｃａｖｅ，ｓｉｄｅｆｒｉｃｔｉｏｎｒｅｄｕｃｅｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙＴｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｈｅｉ

6、ｇｈｔｏｆｋａｒｓｔｃａｖｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｃｏｎｔａｃｔａｒｅａｂｅｔｗｅｅｎｐｉｌｅｌａｔｅｒａｌａｎｄｓｔｒａｔｕｍ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｔｈｅｐｉｌｅｌａｔｅｒａｌｆｒｉｃｔｉｏｎｒｅｃｅｄｅ，ｂｕｔｔｈｅｐｉｌｅｌａｔｅｒａｌｆｒｉｃｔｉｏｎｉｎｌｏｗｅｒｓｅｇｍｅｎｔｏｆｐｉｌｅｓｔｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｄ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｋａｒｓｔｃａｖｅ；ｂｒｉｄｇｅｐｉｌｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｖｅｒｔｉｃａｌｌｏａｄ［３，４］的设计计算方法。因此，本文利用数值分析的１概述［５－７］方法对多层岩溶溶

7、洞的参数进行数值模拟，得随着我国西部大开发战略的实施，大量在建或出多层溶洞参数对基桩沉降和侧摩阻力的普遍规正在规划的高速公路不可避免穿过岩溶发育地区，律，从而可更好的指导多层岩溶地区桩基础的设计复杂多变的岩溶地区给桥梁桩基的建设带来了许多和施工。的困难，尽管已有很多关于溶洞对桩基础影响的研２设计方案究，但大多考虑的单一溶洞或溶洞顶板安全厚度的［１，２］影响，鲜有考虑基桩穿越多层溶洞时，溶洞对基溶洞引起的差异对基桩有很大的影响，为了揭桩承载特性的影响，现行规范也未能对此提供有效示多层溶洞参数（溶洞半径、溶洞间竖向相对距离、［收稿日期］２０１５—

8、０７—０９［基金项目］国家自然科学基金项目（５１１０８４７０）；湖南省自然科学基金项目（１４ＪＪ２１０５）；湖南省重点学科建设项目资助（２０１２ＺＤＸＫ００３）［作